钢包回转台支撑臂受力分析

文档来源为:从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持. 【关键字】分析内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题目：310T×2钢包回转台联接螺栓的有限元分析学生姓名：学号：专业：机械设计制造及自动化班级：指导教师：目录中文摘要Abstract第一章绪论1.1现代连铸机的结构特征1.2钢包回转台的组成1.3钢包回转台的基本形式1.4钢包回转台回转支承存在的问题1.5三排滚柱式回转支承的形式与特点1.6钢包回转台的载荷特点1.7钢包回转台的工作原理及工艺流程第二章钢包回转台的载荷参数及螺栓受力计算2.1 钢包回转台的载荷参数2.2 钢包回转台各种工作状况分析2.3 钢包回转台基础载荷和螺栓受力计算第三章钢包回转台联接螺栓受力分析的方法3.1 有限元方法的发展3.2 有限元法分析的一般步骤3.2.1 结构离散化3.2.2 单元分析3.2.3 整体分析3.3 ANSYS软件的介绍3.4 ANSYS有限元分析的典型步骤3.4.1 建立有限元模型3.4.2 加载和求解3.4.3 结果后处理第四章钢包回转台联接螺栓的有限元分析4.1 实体模型的建立4.2 有限元模型4.2.1 设置单元属性4.3 实体模型的网格划分4.4载荷及约束的施加结束语致谢参考文献摘要本设计题目是310T*2钢包回转台联接螺栓的有限元分析。

目标是利用ANSYS软件进行对钢包回转台联接螺栓进行有限元分析。

对钢包回转台底座选用了三排滚柱式回转支承，同时介绍三排滚柱式回转支承的原理、选型方法与计算。

在设计过程当中选用M42*400、10.9级精度的高强度螺栓来进行计算。

重点是用三排滚柱式回转支承联接螺栓的应力理论计算数值与ANSYS中有限元应力分析云图结果进行比较。

介绍本次设计的过程：第一，介绍大型连铸设备的发展及钢包回转台的一些基本概况，钢包回转台的组成和工作状况的介绍，同时介绍了钢包回转台的工作原理和工艺流程。

钢包回转台的基本形式和载荷受力特点；第二，介绍三排滚柱式回转支承安装螺栓装载能力的选型方法和原理。

某钢厂钢包回转台改造过程中存在的问题及对策作者：王勇徐旭王建华来源：《山东工业技术》2017年第23期摘要：本文通过某钢厂直臂型钢包钢包回转台改造为蝶型升降式钢包回转台的工程实例，论述了在实施改造过程中存在的问题及处理对策，为类似改造项目提出了参考思路和方法。

关键词：钢包回转台；改造；条件限制；三维设计；对策DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.23.0171 引言某钢厂的钢包回转台建于2003年，设备结构形式相对落后，且经过十多年的生产使用，设备故障率越来越高，部分功能及机构已经停用或缺失，现有钢包回转台已不能保证连铸机及后续轧钢生产线的稳定连续生产。

随着市场需求的不断扩大和对产品质量要求的提高，该厂提出对连铸钢包回转台设备进行改造、完善设备系统功能以实现企业的降本增效和产品品质的提升。

2 改造总体要求及主要参数根据生产工艺和业主的要求，本次改造采用升降式钢包回转台。

要求工艺衔接必须与连铸生产线其他设备相适应，设计过程复核基础承载能力及地脚螺栓强度，控制改造后设备重量和总体高度，实现自动化及安全联锁控制。

同时业主为了统一生产备件规格，要求本次改造钢包回转台的回转支承、减速机、传动电机、事故驱动液压马达及传动小齿轮等与现有钢包回转台完全统一。

主要参数：（1）承载能力：160t×2；（2）回转半径：R=5000mm；（3）钢包升降行程：600mm （行程范围内任意高度可停）；（4）钢包加盖机构：顶部标高不得高于原有回转台。

3 改造面临的问题及对策受限于现有设备工艺配置、基础条件、厂房高度及上述要求等诸多条件限制，我们在具体实施过程中分步优化方案并提出了相应的解决对策。

3.1 基础及地脚螺栓利旧由于本次改造要在原有位置重新安装新制的钢包回转台，从安全方面考虑，需要重新校核基础的承载能力，并通过控制新制设备重量以适应现有基础。

根据用户提供的地勘资料，基础施工图我们重新核算了基础的承载能力，通过计算和现场勘查确认基础的实际状态满足改造要求。

钢包回转台旋转臂倾斜故障原因分析与排除[摘要]本文针对板坯连铸机直臂式钢包回转台旋转臂倾斜、旋转过程中出现振动、防扭支架频繁开裂等故障进行分析，从螺栓预紧、设备安装等方面采取改进措施，解决了设备故障。

【关键词】旋转臂；回转轴承；钢包回转台1、设备概况舞钢公司板坯连铸机安装的是直臂式钢包回转台，自重158t，单臂满包负荷160t，双臂满包负荷320t，回转半径达4500mm。

旋转时轴承承载负荷大、偏载严重且转速慢；在整个运行过程中处于倾覆力矩作用下的间歇转动，启动频繁，工作时有一定冲击。

我公司钢包回转台自1992年投用，运行至2004年时，轴承出现异音，2004年6月大修期间更换了回转轴承。

运行不久，常出现防扭支架开裂，且旋转时有振动的现象，虽对防扭支架进行了多次加固，但仍频繁开裂；重新多次预紧回转轴承紧固螺栓，回转臂的倾斜现象还是越来越严重。

经测量，回转臂座包时的最大倾斜高度已达35～40mm，严重的影响了设备的安全运行。

2、原因分析及解决措施我公司钢包回转台出现的主要故障是旋转臂座包时倾斜严重、旋转过程中出现振动、防扭支架频繁开裂。

防扭支架是为了防止回转臂旋转时通过回转轴承带动外坐架转动而安装在外坐架和内坐架之间的零件，它所受力主要是旋转臂旋转时通过回转轴承的外圈、滚动体、内圈传递过来的。

在回转轴承正常工作的情况下，内部摩擦很小，这个力不大。

防扭支架频繁开裂的唯一原因是回转轴承内部摩擦太大，把旋转臂旋转时产生的力传递给了外座架，进而使防扭支架开裂。

从回转轴承的结构及受力特点分析，轴承内部辊道面及滚动体受损是回转轴承旋转时阻力过大的主要原因。

轴承内部辊道面及滚动体受损后，润滑条件变差，配合间隙增大，产生冲击载荷使得磨损速率急剧增加，进而引起旋转过程中出现振动现象，旋转臂座包时倾斜严重。

为查明轴承损坏原因并彻底排除故障，决定在2005年底中修时更换旋转轴承。

发现下线旧回转轴承的内外圈主推力有几处疲劳磨损现象，外圈推力滚道整圈磨损存在麻坑状。

阐述基于有限元的钢包回转台结构优化钢包回转台是设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。

它是连铸机生产线上的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。

蝶形钢包回转台由底座、升降液压缸、回转架、钢包支座、回转臂、平行连杆、鞍形座、驱动装置、防护板等组成，其单臂承载能力为230t。

为降低人工成本，节约时间，利用以前设计的原单臂承载能力230t钢包回转台，利用有限元软件计算载荷在280t情况下的受力情况，根据分析结果对其结构进行改造，达到承载要求。

1 有限元分析模型的建立钢包回转台是由大量的钢板通过焊接组成的结构件，本文将厚长比小于1/15的构件采用壳单元处理。

钢包回转台工作时，液压缸有推力作用，本分析中把液压缸的推力当成系统内力，用刚性单元代替，如图1所示：图2是钢包回转台支撑臂处在接放钢包状态时的有限元分析模型。

钢包回转台各部分材料机械性能数据见表1。

2 边界条件2.1 约束钢包回转台是靠底座上的40个M72的螺栓固定在设备基础上，因此分析时用模拟螺栓作用的刚性单元代替实际螺栓，并施加全约束载荷。

如图3所示为底座约束局部图。

2.2 载荷钢包回转台所受到的载荷为装置自身的重力载荷和承受的钢包、钢水重力载荷。

2.2.1 自身重力载荷。

钢包回转台装置自身重力载荷：1720281.6N（175.36t，加上加盖装置自重）。

2.2.2 钢包、钢水重力载荷。

钢包回转台在高位放包时有三种载荷工况（以下分析中所述的高位满包载荷均乘1.8的冲击载荷系数）：工况I：高位满包、低位为空：满包载荷：280000×9.81×1.8=4.944E+6N工况Ⅱ：高位满包、低位空包：满包载荷：4.944E+6N空包载荷：100000×9.81=9.81E+5N工况III：双边满包：高位满包载荷：4.944E+6N低位满包载荷：280000×9.81=2.75E+6N钢包（含钢水）的重力载荷作用在鞍形座上，在本分析中将一对鞍形座上表面的若干节点用刚性单元集中连接于鞍形座对称中心点，然后在此中心节点上按不同的工况施加钢包和钢水的重力载荷，如图4所示：3 静强度分析基于上述边界条件，采用ANSYS非线性接触结构静力分析方法，得出了钢包回转台整体系统的应力和弹性变形位移结果。

·技术分析·钢包回转台回转支承的接触强度有限元分析任学平１①　刘嘉鑫１，２（１：内蒙古科技大学机械工程学院　内蒙古包头０１４０１０；２：巴彦淖尔市产品质量计量检测中心　内蒙古巴彦淖尔０１５０００）摘　要　根据回转支承的受力及结构特点，应用滚动轴承载荷理论，对三种极端工况下滚动体的载荷分别进行了计算，得到最大接触应力值。

建立回转支承的简化模型，利用ＡＮＳＹＳ有限元仿真分析软件进行强度分析，得出三种工况下每排滚子接触强度的有限元仿真结果，与理论计算结果对比相接近，验证了三维接触模型的网格划分、接触算法、载荷和约束的施加等研究方法的正确性，理论计算与数值模拟相互佐证，表明分析计算的可靠性。

计算结果表明在长期承受较大的接触应力作用下，最终使滚动体受载作用严重，出现裂纹、点蚀等情况。

关键词　钢包回转台　回转支承　接触强度　有限元分析中图法分类号　ＴＦ３４１．６　ＴＨ７０３．３ 文献标识码　ＡＤｏｉ：１０ ３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－１２６９ ２０２３ ０６ ０１１ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＣｏｎｔａｃｔＳｔｒｅｎｇｔｈｏｆＳｌｅｗｉｎｇＢｅａｒｉｎｇｏｆＬａｄｌｅＴｕｒｎｔａｂｌｅＲｅｎＸｕｅｐｉｎｇ１　ＬｉｕＪｉａｘｉｎ１，２（１：ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ０１４０１０；２：ＢａｙａｎｎｕｒＰｒｏｄｕｃｔＱｕａｌｉｔｙＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，Ｂａｙａｎｎｕｒ０１５０００）ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｌｅｗｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｐｐｌｉｅｓｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｌｏａｄｔｈｅｏｒｙｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｌｏａｄｏｆｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｅｘｔｒｅｍｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｎｄｏｂｔａｉｎｓｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｓｌｅｗｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎａｌｙｓｉｓｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｕｓｉｎｇｔｈｅＡＮＳＹＳｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｅａｃｈｒｏｗｏｆｒｏｌｌｅｒｓｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ，ｗｈｉｃｈａｒｅｃｌｏｓｅｔｏｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｍｅｔｈｏｄｓｓｕｃｈａｓｍｅｓｈｄｉｖｉｓｉｏｎ，ｃｏｎｔａｃｔａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｌｏａｄａｎｄｃｏｎｓｔｒａｉｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｎｔａｃｔｍｏｄｅｌｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｒｅｍｕｔｕａｌｌｙｓｕｐｐｏｒｔｉｖｅ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｌｏｎｇ ｔｅｒｍｌａｒｇｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｗｉｌｌｅｖｅｎｔｕａｌｌｙｂｅｈｅａｖｉｌｙｌｏａｄｅｄ，ｗｉｔｈｃｒａｃｋｓａｎｄｐｉｔｔｉｎｇｃｏｒｒｏｓｉｏｎ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ　Ｌａｄｌｅｔｕｒｒｅｔ　Ｓｌｅｗｉｎｇｂｅａｒｉｎｇ　Ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｎｇｔｈ　Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ１　前言钢包回转台是板坯连铸机中应用最广泛的钢包支承和承运设备，钢包回转台有回转、升降、钢液称重、锁紧、倾动和钢包加盖保温等多种功能［１］。